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JP4374857B2 - Precipitation plate manufacturing equipment - Google Patents
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JP4374857B2 - Precipitation plate manufacturing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部環境とは異なる処理環境下で溶解対象物の析出板を製造する析出板製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の析出板製造装置は、溶解対象物の溶湯を収容した溶解炉の上方に析出機構を配設しておき、基板搬出入機構により装置外部から析出用基板を搬入して析出機構に引き渡し、この析出用基板を斜め上方から下降させて溶解炉の溶湯に浸漬させる。そして、析出用基板の基板面に溶解対象物を析出させた後、析出用基板を溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡して装置外部に搬出する。この後、析出用基板から析出物を引き剥がすことによって、所定厚の析出板を製造するように構成されている(例えば特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−289544号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させた後に基板搬出入機構に引き渡すまでの一連の動作が完了するまでの期間、次の析出用基板を溶解炉の溶湯に浸漬させることができない。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが増大することにより生産性が低いものになっているという問題がある。
【0005】
従って、本発明は、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性を高めることができる析出板製造装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、溶解対象物を溶解し、該溶解対象物が溶解した溶湯を収容する溶解炉と、それぞれが装置外部に連結され、前記溶湯に浸漬される析出板用基板を着脱位置に搬出入しており前記析出板用基板の搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで配置された複数台の基板搬出入機構と、各基板搬出入機構により搬出入される前記析出用基板を前記着脱位置で着脱可能な基板把持機構と、前記基板把持機構を、前記着脱位置から前記溶解炉まで移動させた後、下降させることによって、該基板把持機構に装着された前記析出用基板を前記溶湯に浸漬させる析出機構とを有することを特徴としている。
【0007】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【0008】
また、基板把持機構を着脱位置に待機させておけば、装置外部からの析出用基板が着脱位置に搬入されると同時に基板把持機構による析出用基板の装着が完了する。そして、析出用基板を溶湯に浸漬させる場合においては、析出用基板の搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置から溶湯への移動時および溶湯への浸漬時に析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。また、溶湯から着脱位置への移動時においても、基板把持機構が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。この後、基板把持機構が着脱位置に移動され、搬出方向に移動されると同時に基板把持機構から析出用基板が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載の析出板製造装置であって、前記基板搬出入機構は、前記溶解炉を中心にして前記搬出入方向に左右対または左右一対に並列配置されていることを特徴としている。
【0010】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を2台の基板搬出入機構で共用することができるため、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構を各基板搬出入機構に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1ないし図7に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る析出板製造装置である半導体基板製造装置は、図5に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯15上で析出用基板14を往復移動させることによって、図2に示すように、Siを主成分とするシート状の析出板2を製造するように構成されている。尚、半導体基板製造装置1は、析出板製造装置の一種であり、析出板製造装置は、半導体材料や金属材料等の溶解対象物101を加熱溶融して溶湯とし、この溶解対象物101をシート状の析出板2となるように製造する装置を意味する。また、溶解対象物101としては、Si等の半導体材料の他、鉄やチタン等の金属材料を挙げることができる。
【0012】
上記の半導体基板製造装置1は、外部環境から内部を密閉状態に隔離可能な二重壁構造の真空容器4を備えている。真空容器4は、密閉状態の処理室3を形成している。処理室3は、析出機構収容空間3aと基板移動空間3bと溶湯収容空間3cとを上下方向に備えている。析出機構収容空間3aは、最上部に位置されており、後述の析出機構10を収容するように形成されている。基板移動空間3bは、析出機構収容空間3aと溶湯収容空間3cとの間に位置されており、図1の上下方向に2セット設けられた後述の基板搬出入機構60の中間機構部60bを収容するように形成されている。溶湯収容空間3cは、最下部に位置されており、後述のルツボ装置75を収容するように形成されている。
【0013】
上記の真空容器4には、Arガス等の不活性ガスを供給する図示しないガス供給装置および処理室3の空気を排気する図示しない真空排気装置が接続されている。これらの装置は、処理室3を所定の圧力に減圧しながら不活性ガスを供給することによって、外部環境とは異なる処理環境を処理室3に出現させるようになっている。
【0014】
また、図1に示すように、真空容器4に対して搬送方向の上流側(図中左側)には、基板搬出入機構60の搬入機構部60aが配置されている。一方、真空容器4に対して搬送方向の下流側(図中右側)には、基板搬出入機構60の搬出機構部60cが配置されている。これらの搬入機構部60aおよび搬出機構部60cと上述の中間機構部60bとは、直線状に水平配置されている。搬入機構部60aは、縦断面が矩形状の隔壁62a・62b・62cと、隔壁62a内をオペレータに目視可能にする複数の覗き窓67と、隔壁62a内に設けられ、析出用基板14を載置しながら搬送方向に移動させる図2の搬送ローラ59とを備えている。
【0015】
上記の隔壁62a・62b・62c内は、圧力調整室61aと予熱室61bと待機室61cとに区画されている。これらの各室61a・61b・61cは、搬送方向の上流側からこの順に設けられている。圧力調整室61aは、6個分の析出用基板14を直列状に収容可能なサイズに設定されている。また、圧力調整室61aは、一端が大気圧の装置外部に連通されていると共に、他端が予熱室61bに連通されている。
【0016】
圧力調整室61aの一端および他端には、第1遮蔽板63および第2遮蔽板64がそれぞれ設けられている。これらの各遮蔽板63・64は、図示しないシリンダ装置により昇降可能にされていると共に、図示しない制御装置で昇降動作が制御されている。具体的には、第1遮蔽板63は、析出用基板14を圧力調整室61aに搬入するときに上昇され、搬入後に圧力調整室61aの一端を気密状態に密閉するように下降される。一方、第2遮蔽板64は、圧力調整室61aから予熱室61bに析出用基板14を搬送するときに、第2遮蔽板64の他端を開放するように上昇される。また、圧力調整室61aには、電磁バルブ65を介して排気系66が接続されている。排気系66は、圧力調整室61aを真空状態にまで減圧可能になっている。電磁バルブ65は、圧力調整室61aへの析出用基板14の搬入時において閉栓され、析出用基板14の搬入後に、圧力調整室61aを減圧するように開栓される。
【0017】
上記の圧力調整室61aに第2遮蔽板64を介して連通された予熱室61bは、圧力調整室61aと同様に、6個分の析出用基板14を直列状に収容可能なサイズに設定されている。予熱室61bは、真空容器4と同様に二重壁構造の隔壁62bに囲まれている。また、予熱室61bは、一端が上述の第2遮蔽板64により開閉可能にされている一方、他端が第1仕切り部材68により区画されている。第1仕切り部材68は、図2に示すように、搬送ローラ59で搬送される析出用基板14を通過させる程度の隙間を形成するように設けられている。
【0018】
上記の予熱室61bには、第1予熱ヒーター82が設けられている。第1予熱ヒーター82は、搬送方向の上流側端部に位置する析出用基板14に対向するように配置されている。そして、第1予熱ヒーター82は、析出用基板14が対向されたときに、この析出用基板14を加熱して所定温度に昇温させることによって、溶湯15と析出用基板14との温度差を一定にするようになっている。尚、第1予熱ヒーター82は、電熱線を通電により発熱させて加熱する方式であっても良いし、電磁誘導を利用して加熱する方式であっても良い。また、図1に示すように、予熱室61bには、予熱時に析出用基板14から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系66が接続されている。排気系66の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第1予熱ヒーター82に近接されている。
【0019】
上記の予熱室61bは、第1仕切り部材68を介して待機室61cに連通されている。待機室61cは、真空容器4と同様に二重壁構造の隔壁62cに囲まれている。また、待機室61cの一端および他端は、第1仕切り部材68および第2仕切り部材69によりそれぞれ区画されている。第2仕切り部材69は、析出用基板14と後述の基板送り機構70とを通過させるように形成および設けられている。また、待機室61cには、上述の第1予熱ヒーター82と同様の第2予熱ヒーター83が設けられている。
【0020】
上記の第2予熱ヒーター83は、待機状態の析出用基板14に対向するように配置されている。そして、第2予熱ヒーター83は、析出用基板14が対向されたときに、第1予熱ヒーター82で予熱された析出用基板14を加熱して昇温させることによって、溶湯15と析出用基板14との温度差を縮小した状態で一定にするようになっている。尚、第2予熱ヒーター83は、析出用基板14の予熱温度を微調整する用途に使用されても良いし、待機期間中における析出用基板14の過大な温度低下を防止する用途に使用されても良い。さらに、待機室61cには、予熱時に析出用基板14から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系66が接続されている。排気系66の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第2予熱ヒーター83に近接されている。
【0021】
上記の待機室61cは、第2仕切り部材69を介して処理室3に連通されている。処理室3は、基板搬出入機構60の中間機構部60bを収容している。中間機構部60bは、図2に示すように、析出用基板14を移動自在に載置する第1搬送台84および第2搬送台85を備えている。第1搬送台84は、搬送ローラ59の端部に近接するように、一端部が待機室61cに進出されている。第1搬送台84と第2搬送台85とは、処理室3の上流側(図中左側)と下流側(図中右側)とに所定間隔を隔てて直列配置されている。両搬送台84・85の隙間は、基板搬出入機構60と析出機構10との間で析出用基板14を受け渡しする着脱位置Aとして設定されている。
【0022】
上記の第1搬送台84の側方には、図1に示すように、基板送り機構70が配設されている。基板送り機構70は、複数の爪部材71と、これらの爪部材71を自由端側で片持ち支持する爪支持部材72と、爪支持部材72の基端部を回動可能に支持する爪旋回機構73と、爪旋回機構73と共に爪支持部材72および爪部材71を搬送方向に進退移動させる爪進退機構74とを備えている。上記の各爪部材71は、析出用基板14の両測面を挟み込むように配設間隔が設定されていると共に、隣接する析出用基板14・14間の隙間を所定幅に拡大させるように所定の厚みに設定されている。また、爪旋回機構73は、クラッチ付きモータ等からなっており、正逆方向に回動することにより爪部材71を析出用基板14の上方および側方に位置決め可能に旋回させるようになっている。爪進退機構74は、エアーシンリンダ等からなっており、1回当りの移動距離が析出用基板14の長さに設定されている。
【0023】
そして、このように構成された基板送り機構70は、析出用基板14を爪部材71で所定間隔をおいて把持する動作と、爪部材71を搬送方向に移動させる動作と、析出用基板14から爪部材71を開放する動作と、爪部材71を搬送方向とは逆方向に移動させる動作とを繰り返すことによって、予熱室61bから待機室61cに搬入された析出用基板14を第2予熱ヒーター83による予熱位置と着脱位置Aとに順次送り込むようになっていると共に、着脱位置Aから搬出機構部60cに送り出すようになっている。
【0024】
上記の各機構部60a〜60cからなる基板搬出入機構60は、ルツボ装置75を中心として左右対称に並列配置されている。ルツボ装置75は、図2に示すように、溶湯15を収容するルツボ76と、ルツボ76の側面壁の周囲に配置された誘導加熱コイル77と、これらのルツボ76および誘導加熱コイル77を支持するルツボ支持台78とを有している。誘導加熱コイル77には、図示しない電力ケーブルを介して高周波電源が接続されている。これにより、誘導加熱コイル77は、高周波電源から高周波数の交流電力が供給されることによって、ルツボ76の周囲に交番磁場を生成させ、ルツボ76の主に表面側を誘導加熱するようになっている。
【0025】
上記のルツボ76は、図1に示すように、平面視円形状に形成されている。尚、ルツボ76は、析出用基板14の進行方向が長尺となるように平面視長方形状や楕円形状に形成されていても良い。この場合には、溶湯15の収容量を最小限に抑制しながら、ルツボ76の側面壁が析出用基板14の浸漬時の障害物になることを回避することができる。また、ルツボ76は、側面側と底面側との2方向から大きな熱量が伝達されるように、底面壁が十分に大きな厚みに設定されている。一方、ルツボ76の側面壁は、電磁誘導の浸透深さ未満の厚みに設定されており、溶湯15を対流させることによりゴミ等の落下物が核となって溶湯15の表面中央が凝固する現象を防止している。
【0026】
上記のルツボ装置75の斜め上方には、溶解対象物101を供給する供給機構90が設けられている。供給機構90は、真空容器4における搬送方向の下流側の壁面に設けられている。供給機構90は、一端が処理室3内に開口された収容隔壁91と、収容隔壁91内を処理室3側の送給室93と大気側の準備室94とに気密状に分離可能な遮蔽機構92と、準備室94を大気側に開閉可能な蓋部材95と、溶解対象物101を準備室94からルツボ76の上方に搬送する原料搬送機構96とを有している。
【0027】
また、供給機構90の側方には、真空容器4の第1覗き窓部4aが配置されている。第1覗き窓部4aには、CCDカメラ等の第1撮像装置8aが設けられている。第1撮像装置8aは、ルツボ76と共に溶湯15を撮像するように設定されており、撮像信号に基づいて溶湯15の湯面高さを検出可能にしている。また、真空容器4における搬送方向の下流側の側壁面には、第2覗き窓部4bが配置されている。第2覗き窓部4bには、CCDカメラ等の第2撮像装置8bが設けられている。第2撮像装置8bは、第1撮像装置8aでは撮像できない逆方向から見た領域を撮像するように設定されている。
【0028】
上記の各撮像装置8a・8bおよび供給機構90は、図示しない制御装置で動作が制御されている。制御装置は、演算部や記憶部、入出力部等を備えており、半導体基板製造装置1の各機構を個別および連動させながら制御する各種の機能を備えている。具体的には、第1撮像装置8aからの撮像信号の明暗に基づいて溶湯15の湯面高さを検出する機能や、検出された湯面高さが所定の基準高さとなるように、供給機構90における溶解対象物101の供給タイミングや供給量を制御する機能等を有している。
【0029】
また、ルツボ装置75の上方には、図2に示すように、析出機構10が設けられている。析出機構10は、後述の基板把持機構51を着脱位置Aとルツボ装置75の溶湯15との間で搬出入方向に対して直交する方向に移動させることによって、基板把持機構51に装着された析出用基板14を溶湯15に浸漬させて引き上げるように構成されている。具体的には、析出機構10は、着脱位置Aでは析出用基板14の他方面を下側から着脱可能に基板把持機構51を介して保持し、溶湯15への浸漬位置では析出用基板14の他方面を上側に位置させるように析出用基板14を支持しながら回転軸を中心として旋回させることによって、基板把持機構51と共に析出用基板14を交差方向に移動させる構成にされている。
【0030】
上記の析出機構10は、水平移動機構13と、水平移動機構13により水平移動可能にされた垂直移動機構11と、垂直移動機構11により昇降可能にされた旋回機構12とを有している。水平移動機構13は、待機室61cを取り囲む隔壁62cの上面に設けられている。水平移動機構13は、図3に示すように、搬送方向に対して直交された水平搬送部16と、この水平搬送部16を駆動する水平駆動部17とを有している。水平搬送部16は、水平方向に配置されており、一端側が真空容器4外に配置され、他端側が真空容器4内の処理室3に配置されている。
【0031】
上記の水平搬送部16は、図2に示すように、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材18と、ネジ軸部材18に螺合されたブロック部材19と、ブロック部材19の下面を進退移動自在に支持するレール部材20と、ブロック部材19の上面に設けられ、垂直移動機構11に連結された連結部材21とを有している。さらに、水平搬送部16は、図3に示すように、、ネジ軸部材18の一端に連結され、真空容器4外に延設された連結軸部材24を有している。連結軸部材24の一端部には、水平駆動部17が連結されている。水平駆動部17は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の水平駆動装置23を有している。水平駆動装置23は、連結軸部材24を介してネジ軸部材18を正逆回転させることにより垂直移動機構11を水平方向の任意の位置に移動可能にしている。
【0032】
上記の水平移動機構13で水平移動される垂直移動機構11は、図2に示すように、垂直方向に配置された垂直搬送部30と、垂直搬送部30の上端部に設けられた垂直駆動部31とを有している。垂直搬送部30は、周面全体にネジ溝が形成された図示しないネジ軸部材と、ネジ軸部材に螺合され、前面(図中右面)に旋回機構12が連結されたブロック部材33と、ブロック部材33の裏面(図中左面)を昇降自在に支持するレール部材34とを有している。
【0033】
上記の垂直搬送部30の上端部には、垂直駆動部31が連結されている。垂直駆動部31は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の垂直駆動装置35と、垂直駆動装置35を冷却する冷却装置36とを有している。垂直駆動装置35は、ネジ軸部材の上端部に連結されており、ネジ軸部材を正逆回転させることによって、ブロック部材33等を介して旋回機構12を垂直方向の任意の高さ位置に移動可能にしている。
【0034】
また、冷却装置36は、垂直駆動装置35を処理室3の処理環境から隔離するように収納し、窒素ガス等の不活性ガスや空気等の冷却ガスが封入された収納容器25と、収納容器25の壁面に接合することによって、この収納容器25の壁面に沿って冷却水等の冷却媒体を流動させる図示しない冷却配管とを有している。そして、冷却装置36は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換されることによって、収納容器25内における収容環境を所定の温度以下に維持するようになっている。尚、冷却装置36は、真空容器3外から収納容器25内に冷却ガスを給排出して循環させるように構成されていても良い。
【0035】
上記の垂直移動機構11は、旋回機構12を昇降可能に支持している。旋回機構12は、ブロック部材33に一端面を連結された連結支持体38と、連結支持体38の上面に連結された旋回駆動部39と、旋回駆動部39により旋回駆動される浸漬機構部37とを有している。旋回駆動部39は、任意の回転速度で回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の旋回駆動装置40と、旋回駆動装置40を冷却する冷却装置41とを有している。
【0036】
上記の冷却装置41は、垂直駆動部31と同様に、収納容器25等を有した上述の冷却装置36と同一の部材により同一の冷却機能を発揮するように構成されている。この冷却装置41内の旋回駆動装置40は、旋回駆動軸40aが水平配置されると共に、旋回駆動軸40aの先端部がブロック部材33に対向するように配置されている。旋回駆動軸40aには、駆動用スプロケット42aが設けられている。駆動用スプロケット42aの下方には、中間スプロケット42bと旋回用スプロケット42cとがこの順に配置されている。そして、駆動用スプロケット42aは、第1チェーン43aを介して中間スプロケット42bに連結され、中間スプロケット42bは、第2チェーン43bを介して旋回用スプロケット42cに連結されている。
【0037】
上記の旋回用スプロケット42cは、回転軸部材44に設けられている。回転軸部材44は、第1支持部材45により水平方向に回転自在に支持されている。第1支持部材45は、中間スプロケット42bを回転自在に支持している。第1支持部材45は、図3にも示すように、連結支持体38から垂下されていると共に、中間スプロケット42bやチェーン43a・43bを溶湯15の輻射熱から保護するように設けられている。
【0038】
上記の第1支持部材45に支持された回転軸部材44の一端部は、ロータリーエンコーダ46に連結されている。ロータリーエンコーダ46は、回転軸部材44の回転角度を検出することによって、浸漬機構部37の旋回角度を検出可能にしている。また、ロータリーエンコーダ46の周囲には、カバー部材47が設けられている。カバー部材47は、溶湯15からの輻射熱を遮る熱遮蔽板としての機能と、溶湯15等から飛散して浮遊する塵埃がロータリーエンコーダ46に付着する防塵カバーとしての機能を備えている。
【0039】
一方、回転軸部材44の他端部は、浸漬機構部37に連結されている。浸漬機構部37は、連結支持体38の下面から垂下された第2支持部材48と、第2支持部材48により水平方向に回転自在に支持された旋回軸49と、旋回軸49に設けられた一対の旋回部材50・50とを有している。これらの旋回部材50・50の先端部には、後述の基板把持機構51が設けられている。尚、各旋回部材50は、機械的強度に優れたステンレス鋼等の金属材料で形成されていても良いし、耐熱性に優れたカーボンにより形成されていても良い。そして、このように構成された垂直移動機構11は、旋回部材50・50を旋回させることによって、着脱位置Aでは析出用基板14を下側から着脱可能に保持し、析出位置Bでは析出用基板14を保持した面を上側に位置させるようになっている。
【0040】
上記のように各機構11〜13で構成された析出機構10は、図3に示すように、水平移動機構13による水平移動と、垂直移動機構11による垂直移動と、旋回機構12による旋回移動とを組み合わせることによって、基板把持機構51を着脱位置Aと析出位置Bとに位置決め可能にしていると共に、、析出用基板14を所定の浸漬軌跡で溶湯15に浸漬させるようになっている。尚、浸漬軌跡は、析出用基板14を旋回方向(矢符方向)の上流側から斜め方向に下降させて溶湯15に浸漬させた後、旋回方向の下流側に斜め方向に上昇させて溶湯15から引き上げることによって、浸漬された部分に溶湯15の凝固成長した析出物である析出板2を生成させるように設定されている。
【0041】
上記の析出用基板14は、図4に示すように、カーボンにより平面視矩形状に形成されている。析出用基板14は、析出板2が析出される基板面14a(下面)と、析出用基板14の上面(反析出面)に形成された逆台形形状の把持部14bと、搬送方向の両側面に形成された突起部14cとを有している。上記の突起部14cは、析出用基板14・14同士が当接したときの突起部14c・14c間のブレを減少させるように、各側面の両端部に左右一対に配置されている。そして、これらの突起部14cは、隣接する析出用基板14・14間に隙間を生じさせることによって、析出用基板14のコーナー部の破損を防止するようになっていると共に、図1の基板送り機構70による析出用基板14の分離作業を容易化するようになっている。
【0042】
尚、析出用基板14の突起部14cは、搬送方向の少なくとも一方の側面に形成されていれば良い。また、析出用基板14は、基板面14aの両端部が上面の両端部の内側に位置するように基板面14aから上面側にかけて傾斜されていて良い。
【0043】
上記の析出用基板14は、図2の浸漬機構部37に設けられた基板把持機構51により着脱可能に保持される。基板把持機構51は、チャック部52・52を左右対称に一体的に備えている。各チャック部52・52は、把持部14bに係合するように下面に形成された係合部52aと、ゴミ等の落下物を受け止めるように形成された環状溝部52bと、環状溝部52bに周囲を囲まれた懸吊部52cとを有している。上記の係合部52aは、析出用基板14の把持部14bを挿入するように左右対称に配置されている。これにより、基板把持機構51は、析出用基板14が搬送方向(搬出入方向)に移動されたときに、この析出用基板14の把持部14bを係合部52a・52a間に挿入させることにより析出用基板14を上下方向に保持可能になっている。
【0044】
一方、懸吊部52cの上面には、2つの突設部52d・52dが対向配置されている。両突設部52d・52dの中央部には、ピン挿通穴52e・52eが形成されている。これらの突設部52d・52d間には、図4に示すように、上述の浸漬機構部37の旋回部材50・50が嵌合されるようになっている。そして、ピン挿通穴52e・52eには、カーボン製のピン部材53が抜脱可能に挿通されるようになっており、ピン部材53は、各旋回部材50・50をチャック部52・52に連結させるようになっている。
【0045】
上記のピン部材53は、溶湯15からの輻射熱の直射を回避するように、チャック部52の析出側の投影面積よりも短くなるように形成されている。また、ピン部材53の表面には、硬化層54が形成されており、ピン部材53は、硬化層54により表面の機械的強度が高められることによって、チャック部52のピン挿通穴52eに対して着脱する際の磨耗が低減されている。一方、チャック部52においては、ピン部材53に接触するピン挿通穴52eと、析出用基板14に接触する係合部52aおよび下面とに硬化層54が形成されている。そして、チャック部52は、硬化層54で接触面の機械的強度が高められることによって、ピン部材53の着脱時および析出用基板14の把持時における磨耗が低減されている。
【0046】
尚、硬化層54の形成方法としては、プラズマCVDやイオンプレーティング等の表面処理方法でSiC膜をコーティングする硬化処理を挙げることができる。また、硬化層54は、基板把持機構51の全表面に形成されていても良く、この場合には、基板把持機構51の全体の機械的強度を高めることができるため、基板把持機構51をオペレータが運搬する際に衝撃を与えても破損し難いものとすることができる。また、本実施形態においては、図5に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯15上で析出用基板14を往復移動させるように設定した場合について説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、図6に示すように、搬送経路が溶湯15上で交差するように設定されていても良いし、図7に示すように、搬送経路が溶湯15上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【0047】
上記の構成において、半導体基板製造装置1の動作を説明する。
【0048】
(準備・保全工程)
準備・保全工程は、析出板2の生産開始前および生産開始後において、半導体基板製造装置1を生産に適した状態にする場合に実施される。即ち、図2に示すように、ルツボ装置75の検査やルツボ76の交換、真空容器4内の各機構の検査が行われる。また、ルツボ装置75の検査中に、供給機構71の収容箱72に収容された溶解対象物101の残存量が確認され、適正な量となるように補充される。各機器の検査や交換等が完了すると、真空容器4が密閉される。そして、図示しない真空排気装置が作動されて空気が排気された後、Arガス等の不活性ガスが供給されることによって、外部環境とは異なる処理環境が処理室3に形成される。
【0049】
この後、誘導加熱コイル77に高周波数の交流電力が供給され、高周波磁界がルツボ76の周囲に生成される。この結果、ルツボ76の側面壁の表面側に強度の磁界が印加されることによって、側面壁の主に表面側が誘導加熱により加熱され、この表面側の熱量が内側方向に向かって伝導していくことになる。そして、ルツボ76の側面側と底面側との2方向から大きな熱量が伝達され、この熱量で溶解対象物101が均等に加熱される結果、早期に全体が溶解して溶湯15となる。また、溶湯15になった後は、この溶湯15の側面および下面が大きな熱量で加熱され続けられるため、溶湯15全体が均一な温度に維持される。
【0050】
また、溶湯15が形成されると、真空容器4内の収容室6・7が高温になると共に、溶湯15から高温の輻射熱が放出される。この際、輻射熱の一部は、析出機構10に向かって進行することになるが、析出機構10の旋回駆動部39に進行する輻射熱は、連結支持体38が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより旋回駆動部39を直射することがない。また、析出機構10の第1チェーン43a等の駆動力伝達機構に進行する輻射熱は、第1支持部材45が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより駆動力伝達機構を直射ことがない。さらに、析出機構10のロータリーエンコーダ46に進行する輻射熱は、カバー部材47が熱遮蔽板として機能を発揮することによりロータリーエンコーダ46を直射することがない。これにより、析出機構10の内部機器は、輻射熱が直射されることによる熱劣化が防止されることになる。
【0051】
さらに、垂直駆動部31および旋回駆動部39は、垂直駆動装置35および旋回駆動装置40を冷却装置36・41の収納容器25・25内に収容することによって、処理室3の高温環境下での運転を回避している。従って、これらの駆動部31・39は、熱に起因した故障の発生が十分に防止されている。尚、冷却装置36・41は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換することにより収納容器25内における収容環境を所定の温度以下に維持している。従って、溶解対象物を加熱溶融しているときに、冷却ガスが収納容器25等の破損により漏洩しても、冷却水が溶湯15に接触して重大な故障を引き起こすことがない。
【0052】
(基板搬送工程)
上記のようにして所望の処理環境下で溶湯15が形成されることによって、生産の準備が完了すると、図1に示すように、ルツボ装置75を中心として上下対称に配置された基板搬出入機構60・60において析出用基板14の搬送動作が実施される。尚、以降の説明においては、説明の便宜上、一方の基板搬出入機構60における搬送動作を説明する。
【0053】
具体的には、先ず、基板搬出入機構60の上流側に配置された図示しない基板セット位置において6個等の複数の析出用基板14が基板面14aを上向にして直列状態にセットされる。この後、電磁バルブ65の閉栓により圧力調整室61aの排気動作が停止されると共に、第1遮蔽板63が上昇されることにより圧力調整室61aの一端が開口される。そして、図示しない搬送ローラ等の搬送装置により析出用基板14が直列状態で圧力調整室61aに搬入される。
【0054】
上記の析出用基板14のセット時や搬入時において、隣接する析出用基板14・14が接触や衝突することにより各析出用基板14に衝撃が加わることがある。この際、析出用基板14の搬送方向の前後の側面に一対の突起部14c・14cが形成されているため、セット時や搬送時における接触や衝突は、析出用基板14・14の突起部14c14c同士で起ることになる。これにより、析出用基板14のコーナー部に衝撃が加わることによるコーナ−部の欠け等の破損を防止することができる。この結果、析出用基板14の基板面14aが元の形状を維持するため、所定形状の析出板を確実に得ることができる。
【0055】
圧力調整室61aに全数の析出用基板14が搬入されると、第1遮蔽板63が下降され、圧力調整室61aの両端が閉口された状態にされる。この後、電磁バルブ65が開栓され、排気系66により圧力調整室61aが真空状態にされる。そして、第2遮蔽板64の上昇により圧力調整室61aの他端が開口されることによって、圧力調整室61aと予熱室61bとが連通される。
【0056】
この後、圧力調整室61aの析出用基板14が圧力調整室61aに搬送され、全数が圧力調整室61aに搬入されると、第2遮蔽板64の下降により圧力調整室61aと予熱室61bとが隔離される。尚、圧力調整室61aにおいては、上述の基板セット位置からの析出用基板14の搬入動作が実施される。
【0057】
予熱室61bにおいては、搬送方向の先頭(最上流側)に位置する析出用基板14が第1予熱ヒーター82に対向されている。これにより、予熱ヒーター82に予熱用電力が供給されると、この予熱ヒーター82より先頭の析出用基板14が所定の予熱温度に加熱される。尚、析出用基板14を加熱したときに、析出用基板14から塵埃等が飛散する場合があるが、飛散した塵埃等は、排気系66に吸引されて装置外部に排出されるため、処理室3の雰囲気が悪化することはない。
【0058】
この後、基板送り機構70が作動され、予熱された先頭の析出用基板14が爪部材71・71に挟持されながら、ほぼ析出用基板14の長さ寸法分の距離を搬送されることにより待機室61cに搬入される。待機室61cに搬入された析出用基板14は、第2予熱ヒーター83によりさらに予熱され、所望の予熱温度に調整される。この後、基板送り機構70による搬送動作が繰り返して実施されることによって、待機室61cにおける析出用基板14が順次着脱位置A方向に搬送されながら、予熱室61bにおける先頭の析出用基板14が順次待機室61cに搬送される。
【0059】
上記のようにして析出用基板14が基板送り機構70により搬送されている間、着脱位置Aにおいては、図3に示すように、基板把持機構51が係合部52a・52aを上側に位置した姿勢で待機している。従って、析出用基板14が着脱位置Aに搬送されると、図4に示すように、析出用基板14の把持部14bが基板把持機構51の係合部52a・52a間に側方から挿入され、上下方向に係合した保持状態にされる。
【0060】
また、図2に示すように、着脱位置Aへの搬送時に、前回の析出用基板14が基板把持機構51に保持されていた場合には、今回の析出用基板14により前回の析出用基板14が基板把持機構51から搬送方向に押し出される。そして、押し出された前回の析出用基板14は、第2搬送台85を介して真空容器4の外部に搬出され、図示しない剥離機構により析出板2が析出用基板14から分離される。これにより、着脱位置Aにおいては、析出前の析出用基板14の基板把持機構51への装着と、析出後の析出用基板14の基板把持機構51からの抜脱とを同時に行うことが可能になっている。
【0061】
(析出工程)
上記のようにして両基板搬出入機構60・60において、基板把持機構51への析出用基板14の装着が完了すると、図3に示すように、一方の基板搬出入機構60における着脱位置Aの基板把持機構51が向きを一定にした状態で搬送方向に対して直交方向に移動され、基板把持機構51に保持された析出用基板14が溶湯15に浸漬される。
【0062】
具体的には、基板把持機構51が水平移動機構13により析出位置Bに向かって水平移動されながら垂直移動機構11により上昇される。そして、基板把持機構51が溶湯15の上方に位置したときに、旋回機構12が作動されることによって、旋回部材50の旋回中心を半径とした浸漬軌跡で基板把持機構51および析出用基板14が旋回される。尚、浸漬軌跡は、各機構11・12・13の動作の組み合わせにより任意のカーブを描くことができる。
【0063】
旋回時においては、基板把持機構51が係合部52a・52aの向きを搬送方向に一致させた状態で旋回する。従って、析出用基板14の突起部14cが係合部52a・52a内で搬送方向に移動しないため、析出用基板14が基板把持機構51から脱落することがない。そして、このようにして基板把持機構51に保持された析出用基板14が図示二点鎖線のように基板把持機構51の下側に位置した状態となりながら析出位置Bで溶湯15に浸漬され、析出用基板14の基板面14aに溶湯15の溶解対象物101が析出される。そして、一定時間の経過後に、析出用基板14が溶湯15から引き上げられることによって、析出用基板14の基板面14aに所定厚みの析出板2が形成される。
【0064】
上記の旋回部材50の旋回動作は、基板把持機構51が旋回前の位置に復帰するまで継続される。この際、旋回角度は、図のロータリーエンコーダ46により検出されているため、基板把持機構51の位置決めが高精度に行われる。この後、旋回機構12が停止されると共に、垂直移動機構11および水平移動機構13が作動されることによって、基板把持機構51が着脱位置Aに復帰される。この後、上述の基板搬送工程において、次回の析出用基板14が基板送り機構70により着脱位置Aに搬送されると、この次回の析出用基板14により今回の析出用基板14が送り出される。
【0065】
また、上記のようにして一方の基板搬出入機構60で析出動作が完了し、次回の析出用基板14が基板把持機構51に装着されるまでの間、他方の基板搬出入機構60における析出動作が同様に実施される。これにより、両基板搬出入機構60・60で搬送された析出用基板14が交互に使用されながら、1台のルツボ装置75で析出板2が順次製造される。
【0066】
以上のように、本実施形態の半導体基板製造装置1は、図1に示すように、溶解対象物101の溶湯15を溶解、収容するルツボ装置75(溶解炉)と、装置外部に連絡され、溶湯15に浸漬される析出用基板14を着脱位置Aに搬出入し、2台が搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで並列配置された基板搬出入機構60・60と、析出用基板14の搬送方向(搬出入方向)の移動により該析出用基板14(基板)を着脱可能な基板把持機構51と、基板把持機構51を着脱位置Aからルツボ装置75まで移動させた後、下降させることによって、基板把持機構51に装着された析出用基板14を溶湯15に浸漬させる析出機構10とを有した構成にされている。
【0067】
尚、本実施形態においては、2台の基板搬出入機構60・60を備えた場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、3台以上の基板搬出入機構60が並列されたものであっても良い。また、本実施形態においては、析出機構10が基板把持機構51を搬送方向に対して直交方向に移動させることによって、析出用基板14を溶湯15に浸漬させる場合について説明しているが、これに限定されるものでもなく、搬送方向に対して交差する方向に移動させるようになっていても良い。
【0068】
また、本実施形態においては、図5に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯15上で析出用基板14を往復移動させるように設定した場合について説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、図6に示すように、搬送経路が溶湯15上で交差するように設定されていても良いし、図7に示すように、搬送経路が溶湯15上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【0069】
上記の構成によれば、溶湯15を収容したルツボ装置75を複数台の基板搬出入機構60で共用することができるため、例えば析出用基板14を基板搬出入機構60から析出機構10に引き渡して溶湯15に浸漬させる動作と、析出用基板14を溶湯15から引き上げて基板搬出入機構60に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板14を溶湯15に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【0070】
また、基板搬出入機構60を着脱位置Aに待機させておけば、装置外部からの析出用基板14が着脱位置Aに搬入されると同時に基板把持機構51による析出用基板14の装着が完了する。そして、析出用基板14を溶湯15に浸漬させる場合においては、析出用基板14の搬送方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置Aから溶湯15への移動時および溶湯15への浸漬時に析出用基板14が基板把持機構51から脱落することはない。また、溶湯15から着脱位置Aへの移動時においても、基板把持機構51が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板14が基板把持機構51から脱落することはない。この後、基板把持機構51が着脱位置Aに移動され、搬送方向(搬出方向)に移動されると同時に基板把持機構51から析出用基板14が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板14の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【0071】
また、本実施形態の基板搬出入機構60は、ルツボ装置75を中心として左右対称に並列配置されている。尚、基板搬出入機構60は、ルツボ装置75を中心として左右一対に並列配置されていても良い。これにより、ルツボ装置75を2台の基板搬出入機構60で共用することができるため、析出用基板14を溶湯15に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構10を各基板搬出入機構60に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【0072】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体基板製造装置を平面視した場合における概略構成図である。
【図2】半導体基板製造装置を正面視した場合における概略構成図である。
【図3】半導体基板製造装置を側面視した場合における概略構成図である。
【図4】析出用基板を保持した基板把持機構の斜視図である。
【図5】搬送経路の説明図である。
【図6】搬送経路の説明図である。
【図7】搬送経路の説明図である。
【符号の説明】
1 半導体基板製造装置
2 析出板
3 処理室
3a 析出機構収容空間
3b 基板移動空間
3c 溶湯収容空間
4 真空容器
10 析出機構
11 垂直移動機構
12 旋回機構
13 水平移動機構
14 析出用基板
14a 基板面
14b 把持部
14c 突起部
15 溶湯
16 水平搬送部
17 水平駆動部
23 水平駆動装置
24 連結軸部材
25 収納容器
30 垂直搬送部
31 垂直駆動部
33 ブロック部材
35 垂直駆動装置
36 冷却装置
37 浸漬機構部
38 連結支持体
39 旋回駆動部
40 旋回駆動装置
41 冷却装置
46 ロータリーエンコーダ
47 カバー部材
49 旋回軸
50 旋回部材
51 基板把持機構
52 チャック部
52a 係合部
60 基板搬出入機構
60a 搬入機構部
60b 中間機構部
60c 搬出機構部
61a 圧力調整室
61b 予熱室
61c 待機室
63 第1遮蔽板
64 第2遮蔽板
65 電磁バルブ
66 排気系
67 覗き窓
68 第1仕切り部材
69 第2仕切り部材
75 ルツボ装置
76 ルツボ
82 第1予熱ヒーター
83 第2予熱ヒーター
84 第1搬送台
85 第2搬送台
90 供給機構
96 原料搬送機構
101 溶解対象物
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deposition plate manufacturing apparatus for manufacturing a deposition plate of an object to be melted under a processing environment different from an external environment.
[0002]
[Prior art]
The conventional deposition plate manufacturing apparatus has a deposition mechanism disposed above the melting furnace containing the melt of the object to be melted, and the substrate for deposition is carried in from the outside by the substrate carry-in / out mechanism and delivered to the deposition mechanism, The deposition substrate is lowered obliquely from above and immersed in the molten metal of the melting furnace. Then, after the object to be dissolved is deposited on the substrate surface of the deposition substrate, the deposition substrate is pulled up from the molten metal and delivered to the substrate carry-in / out mechanism to be carried out of the apparatus. Then, it is comprised so that the precipitation plate of predetermined thickness may be manufactured by peeling a deposit from the board | substrate for precipitation (for example, patent document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-289544
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the period until the deposition substrate is transferred from the substrate loading / unloading mechanism to the deposition mechanism and immersed in the molten metal of the melting furnace and then transferred to the substrate loading / unloading mechanism, The deposition substrate cannot be immersed in the melt of the melting furnace. As a result, there is a problem that productivity is low due to an increase in cycle time for immersing the deposition substrate in the molten metal.
[0005]
Accordingly, the present invention provides a deposition plate manufacturing apparatus that can shorten the cycle time for immersing the deposition substrate in the molten metal and increase the productivity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of claim 1, to dissolve the soluble object, a melting furnace for containing a molten metal dissolution object is dissolved, each coupled to the outside of the apparatus, immersed in the melt and Type out the deposition plate substrate which is in the detachable position, and a plurality of substrate loading and unloading mechanism that is placed across the melting furnace in a direction crossing the loading and unloading direction of the substrate for the deposition plate, each and wear detachable substrate gripping mechanism the deposition substrate which is loading and unloading the substrate loading and unloading mechanism in the detachable position, the substrate holding mechanism, after moving from the detachable position to the melting furnace, by lowering It is characterized by having a said precipitating substrate mounted on the substrate holding mechanism precipitation mechanism which is immersed in the melt.
[0007]
According to the above configuration, since the melting furnace containing the molten metal can be shared by a plurality of substrate carry-in / out mechanisms, for example, the deposition substrate is transferred from the substrate carry-in / out mechanism to the precipitation mechanism and immersed in the molten metal of the melting furnace. And the operation of pulling up the deposition substrate from the melt of the melting furnace and delivering it to the substrate carry-in / out mechanism can be carried out continuously at short time intervals. As a result, high productivity can be obtained by shortening the cycle time for immersing the deposition substrate in the molten metal.
[0008]
Further, if the substrate gripping mechanism is kept at the attachment / detachment position, the deposition substrate from the outside of the apparatus is carried into the attachment / detachment position, and at the same time, the attachment of the deposition substrate by the substrate gripping mechanism is completed. When the deposition substrate is immersed in the molten metal, the deposition substrate is moved in a direction crossing the loading / unloading direction of the deposition substrate, so that the deposition substrate is moved from the attachment / detachment position to the molten metal and when immersed in the molten metal. Does not fall off the substrate gripping mechanism. Further, even when moving from the molten metal to the attachment / detachment position, since the substrate gripping mechanism is moved in a direction intersecting the loading / unloading direction, the deposition substrate does not fall off from the substrate gripping mechanism. Thereafter, the substrate gripping mechanism is moved to the attachment / detachment position and moved in the carry-out direction, and at the same time, the deposition substrate is removed from the substrate gripping mechanism and can be carried out of the apparatus. Thereby, since no waiting time occurs between the carry-in / out operation of the deposition substrate and the dipping operation, high productivity can be realized.
[0009]
A second aspect of the present invention, a deposition plate manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the substrate loading and unloading mechanism is arranged in parallel on the left and right symmetrical or a left-right pair on the loading and unloading direction about the melting furnace It is characterized by having.
[0010]
According to said structure, since the melting furnace which accommodated the molten metal can be shared by two board | substrate carrying in / out mechanisms, cycle time which immerses the substrate for precipitation in molten metal can be shortened, and productivity can be improved more. it can. Furthermore, since the same deposition mechanism can be used for each substrate carry-in / out mechanism, the apparatus cost can be reduced.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, the semiconductor substrate manufacturing apparatus, which is the deposition plate manufacturing apparatus according to the present embodiment, places the deposition substrate 14 on the molten metal 15 so that the conveyance paths of the illustrated alternate long and short dashed lines do not intersect. By reciprocating, as shown in FIG. 2, a sheet-like precipitation plate 2 containing Si as a main component is manufactured. The semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is a kind of precipitation plate manufacturing apparatus. The precipitation plate manufacturing apparatus heats and melts a melting target object 101 such as a semiconductor material or a metal material to form a molten metal, and uses the melting target object 101 as a sheet. It means an apparatus that is manufactured so as to form a shaped precipitation plate 2. Moreover, as the melt | dissolution target object 101, metal materials, such as iron and titanium other than semiconductor materials, such as Si, can be mentioned.
[0012]
The semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 includes a vacuum vessel 4 having a double wall structure that can isolate the inside from an external environment in a sealed state. The vacuum vessel 4 forms a sealed processing chamber 3. The processing chamber 3 includes a deposition mechanism accommodation space 3a, a substrate movement space 3b, and a molten metal accommodation space 3c in the vertical direction. The deposition mechanism accommodation space 3a is located at the uppermost part and is formed so as to accommodate a deposition mechanism 10 described later. The substrate movement space 3b is located between the deposition mechanism accommodation space 3a and the molten metal accommodation space 3c, and accommodates an intermediate mechanism portion 60b of a substrate carry-in / out mechanism 60 described later provided in two sets in the vertical direction in FIG. It is formed to do. The molten metal accommodation space 3c is located at the lowermost part and is formed to accommodate a crucible device 75 described later.
[0013]
The vacuum vessel 4 is connected to a gas supply device (not shown) that supplies an inert gas such as Ar gas and a vacuum exhaust device (not shown) that exhausts the air in the processing chamber 3. In these apparatuses, a processing environment different from the external environment appears in the processing chamber 3 by supplying an inert gas while reducing the processing chamber 3 to a predetermined pressure.
[0014]
Further, as shown in FIG. 1, a carry-in mechanism portion 60 a of the substrate carry-in / out mechanism 60 is arranged on the upstream side (left side in the drawing) in the transport direction with respect to the vacuum container 4. On the other hand, an unloading mechanism 60c of the substrate unloading / unloading mechanism 60 is disposed on the downstream side (right side in the drawing) in the transport direction with respect to the vacuum container 4. These carry-in mechanism part 60a and carry-out mechanism part 60c and the above-mentioned intermediate mechanism part 60b are arranged horizontally in a straight line. The carry-in mechanism section 60a is provided in the partition walls 62a, 62b, and 62c having a rectangular vertical cross section, a plurality of viewing windows 67 that allow the operator to view the inside of the partition walls 62a, and the deposition substrate 14 mounted thereon. 2 is provided which is moved in the transport direction while being placed.
[0015]
The partition walls 62a, 62b, and 62c are partitioned into a pressure adjustment chamber 61a, a preheating chamber 61b, and a standby chamber 61c. These chambers 61a, 61b, 61c are provided in this order from the upstream side in the transport direction. The pressure regulation chamber 61a is set to a size that can accommodate six deposition substrates 14 in series. Further, one end of the pressure adjusting chamber 61a communicates with the outside of the apparatus at atmospheric pressure, and the other end communicates with the preheating chamber 61b.
[0016]
A first shielding plate 63 and a second shielding plate 64 are provided at one end and the other end of the pressure adjusting chamber 61a, respectively. Each of the shielding plates 63 and 64 can be moved up and down by a cylinder device (not shown), and the lifting operation is controlled by a control device (not shown). Specifically, the first shielding plate 63 is raised when the deposition substrate 14 is carried into the pressure adjustment chamber 61a, and is lowered so as to seal one end of the pressure adjustment chamber 61a in an airtight state after carrying in. On the other hand, the second shielding plate 64 is raised so as to open the other end of the second shielding plate 64 when the deposition substrate 14 is transported from the pressure adjustment chamber 61a to the preheating chamber 61b. An exhaust system 66 is connected to the pressure adjustment chamber 61a through an electromagnetic valve 65. The exhaust system 66 can depressurize the pressure adjustment chamber 61a to a vacuum state. The electromagnetic valve 65 is closed when the deposition substrate 14 is carried into the pressure adjustment chamber 61a, and is opened so that the pressure regulation chamber 61a is decompressed after the deposition substrate 14 is loaded.
[0017]
The preheating chamber 61b communicated with the pressure adjusting chamber 61a via the second shielding plate 64 is set to a size that can accommodate six deposition substrates 14 in series, similarly to the pressure adjusting chamber 61a. ing. Similar to the vacuum vessel 4, the preheating chamber 61 b is surrounded by a double-walled partition wall 62 b. One end of the preheating chamber 61 b can be opened and closed by the above-described second shielding plate 64, and the other end is partitioned by the first partition member 68. As shown in FIG. 2, the first partition member 68 is provided so as to form a gap that allows the deposition substrate 14 transported by the transport roller 59 to pass therethrough.
[0018]
A first preheating heater 82 is provided in the preheating chamber 61b. The first preheating heater 82 is disposed so as to face the deposition substrate 14 located at the upstream end in the transport direction. Then, the first preheating heater 82 raises the temperature difference between the molten metal 15 and the deposition substrate 14 by heating the deposition substrate 14 to a predetermined temperature when the deposition substrate 14 is opposed. It is supposed to be constant. The first preheating heater 82 may be a system that heats a heating wire by generating heat by energization, or may be a system that heats using a magnetic induction. Further, as shown in FIG. 1, an exhaust system 66 is connected to the preheating chamber 61b so as to suck in impurity gas diffused from the deposition substrate 14 during preheating. The suction port of the exhaust system 66 is close to the first preheater heater 82 so as to efficiently suck the impurity gas.
[0019]
The preheating chamber 61 b communicates with the standby chamber 61 c through the first partition member 68. The standby chamber 61 c is surrounded by a partition wall 62 c having a double wall structure like the vacuum vessel 4. Further, one end and the other end of the standby chamber 61c are partitioned by a first partition member 68 and a second partition member 69, respectively. The second partition member 69 is formed and provided so as to pass the deposition substrate 14 and a substrate feed mechanism 70 described later. The standby chamber 61c is provided with a second preheating heater 83 similar to the first preheating heater 82 described above.
[0020]
The second preheating heater 83 is arranged so as to face the deposition substrate 14 in the standby state. The second preheating heater 83 heats and raises the temperature of the deposition substrate 14 preheated by the first preheating heater 82 when the deposition substrate 14 is opposed, so that the molten metal 15 and the deposition substrate 14 are heated. The temperature difference between and is made constant in a reduced state. The second preheating heater 83 may be used for fine adjustment of the preheating temperature of the deposition substrate 14 or used for preventing excessive temperature drop of the deposition substrate 14 during the standby period. Also good. Further, an exhaust system 66 is connected to the standby chamber 61c so as to suck in impurity gas diffused from the deposition substrate 14 during preheating. The suction port of the exhaust system 66 is close to the second preheating heater 83 so as to efficiently suck the impurity gas.
[0021]
The standby chamber 61 c communicates with the processing chamber 3 through the second partition member 69. The processing chamber 3 accommodates the intermediate mechanism portion 60 b of the substrate carry-in / out mechanism 60. As shown in FIG. 2, the intermediate mechanism portion 60 b includes a first transport table 84 and a second transport table 85 on which the deposition substrate 14 is movably mounted. One end of the first transfer table 84 is advanced into the standby chamber 61 c so as to be close to the end of the transfer roller 59. The first transfer table 84 and the second transfer table 85 are arranged in series at a predetermined interval on the upstream side (left side in the figure) and the downstream side (right side in the figure) of the processing chamber 3. The gap between the transfer tables 84 and 85 is set as an attachment / detachment position A for delivering the deposition substrate 14 between the substrate carry-in / out mechanism 60 and the deposition mechanism 10.
[0022]
As shown in FIG. 1, a substrate feed mechanism 70 is disposed on the side of the first transfer table 84. The substrate feed mechanism 70 includes a plurality of claw members 71, a claw support member 72 that cantilever-supports these claw members 71 on the free end side, and a claw swivel that rotatably supports a base end portion of the claw support member 72 A mechanism 73, and a claw turning mechanism 73 and a claw support member 72 and a claw advance / retreat mechanism 74 for moving the claw member 71 back and forth in the transport direction are provided. Each of the claw members 71 has an arrangement interval so as to sandwich both measurement surfaces of the deposition substrate 14 and is predetermined so as to expand the gap between the adjacent deposition substrates 14 and 14 to a predetermined width. The thickness is set. The claw turning mechanism 73 is composed of a motor with a clutch or the like, and turns the claw member 71 so that it can be positioned above and to the side of the deposition substrate 14 by turning in the forward and reverse directions. . The claw advance / retreat mechanism 74 is formed of an air cylinder or the like, and the moving distance per time is set to the length of the deposition substrate 14.
[0023]
The substrate feeding mechanism 70 configured as described above includes an operation of gripping the deposition substrate 14 with a claw member 71 at a predetermined interval, an operation of moving the claw member 71 in the transport direction, and a deposition substrate 14. By repeating the operation of opening the claw member 71 and the operation of moving the claw member 71 in the direction opposite to the conveying direction, the deposition substrate 14 carried into the standby chamber 61c from the preheating chamber 61b is transferred to the second preheating heater 83. Are sequentially fed to the preheating position and the attachment / detachment position A, and are sent from the attachment / detachment position A to the carry-out mechanism 60c.
[0024]
The substrate carry-in / out mechanism 60 composed of each of the mechanism portions 60a to 60c is arranged in parallel symmetrically about the crucible device 75. As shown in FIG. 2, the crucible device 75 supports the crucible 76 that accommodates the molten metal 15, the induction heating coil 77 disposed around the side wall of the crucible 76, and the crucible 76 and the induction heating coil 77. And a crucible support base 78. A high frequency power source is connected to the induction heating coil 77 via a power cable (not shown). Thereby, the induction heating coil 77 generates an alternating magnetic field around the crucible 76 when high frequency AC power is supplied from the high frequency power source, and induction heating is mainly performed on the surface side of the crucible 76. Yes.
[0025]
The crucible 76 is formed in a circular shape in plan view as shown in FIG. The crucible 76 may be formed in a rectangular shape or an elliptical shape in plan view so that the traveling direction of the deposition substrate 14 is long. In this case, it is possible to prevent the side wall of the crucible 76 from becoming an obstacle when the deposition substrate 14 is immersed, while suppressing the capacity of the molten metal 15 to a minimum. The crucible 76 has a bottom wall with a sufficiently large thickness so that a large amount of heat is transmitted from the two directions of the side surface and the bottom surface. On the other hand, the side wall of the crucible 76 is set to a thickness that is less than the penetration depth of electromagnetic induction, and by causing the molten metal 15 to convect, the fall center such as dust solidifies the center of the surface of the molten metal 15. Is preventing.
[0026]
A supply mechanism 90 that supplies the object to be melted 101 is provided obliquely above the crucible device 75. The supply mechanism 90 is provided on the wall surface on the downstream side in the transport direction in the vacuum container 4. The supply mechanism 90 includes a storage partition wall 91 having one end opened in the processing chamber 3, and a shield capable of airtightly separating the storage partition wall 91 into a supply chamber 93 on the processing chamber 3 side and a preparation chamber 94 on the atmosphere side. A mechanism 92, a lid member 95 that can open and close the preparation chamber 94 to the atmosphere side, and a raw material conveyance mechanism 96 that conveys the object to be melted 101 from the preparation chamber 94 to above the crucible 76.
[0027]
In addition, a first viewing window portion 4 a of the vacuum vessel 4 is disposed on the side of the supply mechanism 90. The first viewing window 4a is provided with a first imaging device 8a such as a CCD camera. The first imaging device 8a is set to image the molten metal 15 together with the crucible 76, and can detect the molten metal surface height of the molten metal 15 based on the imaging signal. A second viewing window portion 4b is disposed on the side wall surface of the vacuum container 4 on the downstream side in the transport direction. The second viewing window 4b is provided with a second imaging device 8b such as a CCD camera. The second imaging device 8b is set to capture an area viewed from the reverse direction that cannot be captured by the first imaging device 8a.
[0028]
The operations of the imaging devices 8a and 8b and the supply mechanism 90 are controlled by a control device (not shown). The control device includes a calculation unit, a storage unit, an input / output unit, and the like, and includes various functions for controlling each mechanism of the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 individually and in conjunction with each other. Specifically, the function of detecting the molten metal level of the molten metal 15 based on the brightness of the imaging signal from the first imaging device 8a and the supply so that the detected molten metal level becomes a predetermined reference height. The mechanism 90 has a function of controlling the supply timing and supply amount of the dissolution object 101.
[0029]
Further, as shown in FIG. 2, a deposition mechanism 10 is provided above the crucible device 75. The deposition mechanism 10 moves the substrate gripping mechanism 51 described later between the attachment / detachment position A and the molten metal 15 of the crucible device 75 in a direction perpendicular to the loading / unloading direction, thereby depositing the substrate gripping mechanism 51. The substrate 14 is soaked in the molten metal 15 and pulled up. Specifically, the deposition mechanism 10 holds the other surface of the deposition substrate 14 from the lower side through the substrate gripping mechanism 51 at the attachment / detachment position A, and the deposition mechanism 10 holds the deposition substrate 14 at the immersion position in the molten metal 15. The deposition substrate 14 is moved in the crossing direction together with the substrate gripping mechanism 51 by turning the rotation substrate about the rotation axis while supporting the deposition substrate 14 so that the other surface is located on the upper side.
[0030]
The deposition mechanism 10 includes a horizontal movement mechanism 13, a vertical movement mechanism 11 that can be moved horizontally by the horizontal movement mechanism 13, and a turning mechanism 12 that can be moved up and down by the vertical movement mechanism 11. The horizontal movement mechanism 13 is provided on the upper surface of the partition wall 62c surrounding the standby chamber 61c. As shown in FIG. 3, the horizontal movement mechanism 13 includes a horizontal conveyance unit 16 that is orthogonal to the conveyance direction, and a horizontal drive unit 17 that drives the horizontal conveyance unit 16. The horizontal transfer unit 16 is arranged in the horizontal direction, one end side is arranged outside the vacuum vessel 4, and the other end side is arranged in the processing chamber 3 in the vacuum vessel 4.
[0031]
As shown in FIG. 2, the horizontal conveying unit 16 includes a screw shaft member 18 having a screw groove formed on the entire peripheral surface, a block member 19 screwed into the screw shaft member 18, and a lower surface of the block member 19. And a connecting member 21 provided on the upper surface of the block member 19 and connected to the vertical moving mechanism 11. Furthermore, the horizontal conveyance part 16 has the connection shaft member 24 connected with the end of the screw shaft member 18, and extended outside the vacuum vessel 4, as shown in FIG. A horizontal drive unit 17 is coupled to one end of the coupling shaft member 24. The horizontal drive unit 17 includes a horizontal drive device 23 such as a servo motor that can be rotated forward and backward at an arbitrary rotation speed and can be stopped with a predetermined holding force. The horizontal driving device 23 enables the vertical movement mechanism 11 to move to an arbitrary position in the horizontal direction by rotating the screw shaft member 18 forward and backward via the connecting shaft member 24.
[0032]
As shown in FIG. 2, the vertical movement mechanism 11 horizontally moved by the horizontal movement mechanism 13 includes a vertical conveyance unit 30 arranged in the vertical direction and a vertical drive unit provided at the upper end of the vertical conveyance unit 30. 31. The vertical conveyance unit 30 includes a screw shaft member (not shown) in which a screw groove is formed on the entire peripheral surface, a block member 33 that is screwed to the screw shaft member and the swivel mechanism 12 is connected to the front surface (right surface in the drawing), It has a rail member 34 that supports the back surface (left surface in the figure) of the block member 33 so as to be movable up and down.
[0033]
A vertical drive unit 31 is connected to the upper end of the vertical transport unit 30. The vertical drive unit 31 includes a vertical drive device 35 such as a servo motor that can rotate forward and reverse at an arbitrary rotation speed and can be stopped with a predetermined holding force, and a cooling device 36 that cools the vertical drive device 35. ing. The vertical drive device 35 is connected to the upper end portion of the screw shaft member, and moves the turning mechanism 12 to an arbitrary height position in the vertical direction via the block member 33 and the like by rotating the screw shaft member forward and backward. It is possible.
[0034]
The cooling device 36 stores the vertical drive device 35 so as to be isolated from the processing environment of the processing chamber 3, and includes a storage container 25 in which an inert gas such as nitrogen gas or a cooling gas such as air is enclosed, and a storage container. It has a cooling pipe (not shown) that allows a cooling medium such as cooling water to flow along the wall surface of the storage container 25 by being joined to the wall surface of the storage container 25. And the cooling device 36 maintains the accommodation environment in the storage container 25 below predetermined temperature by heat-exchanging cooling gas with cooling media, such as the cooling water which distribute | circulates cooling piping. The cooling device 36 may be configured to supply and discharge cooling gas from outside the vacuum container 3 into the storage container 25 and circulate it.
[0035]
The vertical movement mechanism 11 supports the turning mechanism 12 so as to be movable up and down. The turning mechanism 12 includes a connection support body 38 having one end face connected to the block member 33, a turning drive part 39 connected to the upper surface of the connection support body 38, and an immersion mechanism part 37 driven to turn by the turning drive part 39. And have. The turning drive unit 39 includes a turning drive device 40 such as a servo motor that can rotate at an arbitrary rotation speed and can be stopped with a predetermined holding force, and a cooling device 41 that cools the turning drive device 40. .
[0036]
Similar to the vertical drive unit 31, the cooling device 41 is configured to exhibit the same cooling function by the same member as the above-described cooling device 36 having the storage container 25 and the like. The swivel drive device 40 in the cooling device 41 is disposed such that the swivel drive shaft 40 a is horizontally disposed and the tip of the swivel drive shaft 40 a faces the block member 33. The turning drive shaft 40a is provided with a driving sprocket 42a. Below the driving sprocket 42a, an intermediate sprocket 42b and a turning sprocket 42c are arranged in this order. The drive sprocket 42a is connected to the intermediate sprocket 42b via the first chain 43a, and the intermediate sprocket 42b is connected to the turning sprocket 42c via the second chain 43b.
[0037]
The turning sprocket 42 c is provided on the rotating shaft member 44. The rotary shaft member 44 is supported by the first support member 45 so as to be rotatable in the horizontal direction. The first support member 45 rotatably supports the intermediate sprocket 42b. As shown also in FIG. 3, the first support member 45 is suspended from the connection support 38 and is provided so as to protect the intermediate sprocket 42 b and the chains 43 a and 43 b from the radiant heat of the molten metal 15.
[0038]
One end of the rotary shaft member 44 supported by the first support member 45 is connected to a rotary encoder 46. The rotary encoder 46 can detect the turning angle of the immersion mechanism unit 37 by detecting the rotation angle of the rotating shaft member 44. A cover member 47 is provided around the rotary encoder 46. The cover member 47 has a function as a heat shielding plate that blocks radiant heat from the molten metal 15 and a function as a dust-proof cover in which dust that scatters and floats from the molten metal 15 adheres to the rotary encoder 46.
[0039]
On the other hand, the other end portion of the rotating shaft member 44 is connected to the immersion mechanism portion 37. The immersion mechanism unit 37 is provided on the pivot shaft 49, a second support member 48 suspended from the lower surface of the connection support 38, a pivot shaft 49 that is rotatably supported by the second support member 48 in the horizontal direction, and the pivot shaft 49. It has a pair of turning members 50 and 50. A substrate gripping mechanism 51, which will be described later, is provided at the tip of these swiveling members 50 and 50. Each turning member 50 may be formed of a metal material such as stainless steel having excellent mechanical strength, or may be formed of carbon having excellent heat resistance. The vertical movement mechanism 11 configured in this manner holds the deposition substrate 14 so as to be detachable from the lower side at the attachment / detachment position A by turning the turning members 50 and 50, and at the deposition position B, the deposition substrate. The surface holding 14 is positioned on the upper side.
[0040]
As shown in FIG. 3, the deposition mechanism 10 constituted by the mechanisms 11 to 13 as described above includes a horizontal movement by the horizontal movement mechanism 13, a vertical movement by the vertical movement mechanism 11, and a turning movement by the turning mechanism 12. By combining these, the substrate gripping mechanism 51 can be positioned at the attachment / detachment position A and the deposition position B, and the deposition substrate 14 is immersed in the molten metal 15 along a predetermined immersion locus. The immersion trajectory is such that the deposition substrate 14 is lowered in the oblique direction from the upstream side in the swirling direction (arrow direction) and immersed in the molten metal 15 and then is raised in the oblique direction to the downstream side in the swirling direction. It is set so that the precipitation plate 2 which is a precipitate solidified and grown by the molten metal 15 is generated in the immersed portion by pulling up from the above.
[0041]
As shown in FIG. 4, the deposition substrate 14 is formed of carbon in a rectangular shape in plan view. The deposition substrate 14 includes a substrate surface 14a (lower surface) on which the deposition plate 2 is deposited, an inverted trapezoidal gripping portion 14b formed on the upper surface (anti-deposition surface) of the deposition substrate 14, and both side surfaces in the transport direction. And a protruding portion 14c formed on the surface. The protrusions 14c are arranged in a pair on the left and right ends of each side so as to reduce blurring between the protrusions 14c and 14c when the deposition substrates 14 and 14 come into contact with each other. These projections 14c prevent a corner portion of the deposition substrate 14 from being damaged by creating a gap between the adjacent deposition substrates 14 and 14, and the substrate feed shown in FIG. The separation work of the deposition substrate 14 by the mechanism 70 is facilitated.
[0042]
Note that the protrusion 14c of the deposition substrate 14 may be formed on at least one side surface in the transport direction. The deposition substrate 14 may be inclined from the substrate surface 14a to the upper surface side so that both end portions of the substrate surface 14a are located inside both end portions of the upper surface.
[0043]
The deposition substrate 14 is detachably held by a substrate gripping mechanism 51 provided in the immersion mechanism unit 37 of FIG. The substrate gripping mechanism 51 is integrally provided with left and right chuck portions 52 and 52 symmetrically. Each of the chuck portions 52 and 52 includes an engaging portion 52a formed on the lower surface so as to engage with the gripping portion 14b, an annular groove portion 52b formed so as to receive a fallen object such as dust, and the annular groove portion 52b. And a suspended portion 52c surrounded by The engaging portions 52a are arranged symmetrically so as to insert the holding portions 14b of the deposition substrate 14. Thereby, the substrate gripping mechanism 51 inserts the gripping portion 14b of the deposition substrate 14 between the engaging portions 52a and 52a when the deposition substrate 14 is moved in the transport direction (carrying-in / out direction). The deposition substrate 14 can be held in the vertical direction.
[0044]
On the other hand, two projecting portions 52d and 52d are arranged opposite to each other on the upper surface of the suspension portion 52c. Pin insertion holes 52e and 52e are formed at the center of both protruding portions 52d and 52d. Between the projecting portions 52d and 52d, as shown in FIG. 4, the turning members 50 and 50 of the above-described immersion mechanism portion 37 are fitted. A carbon pin member 53 is removably inserted into the pin insertion holes 52e and 52e, and the pin member 53 connects the revolving members 50 and 50 to the chuck portions 52 and 52, respectively. It is supposed to let you.
[0045]
The pin member 53 is formed to be shorter than the projected area on the deposition side of the chuck portion 52 so as to avoid direct radiation of radiant heat from the molten metal 15. In addition, a hardened layer 54 is formed on the surface of the pin member 53, and the pin member 53 has a mechanical strength of the surface that is increased by the hardened layer 54, so that the pin member 53 has a pin insertion hole 52 e in the chuck portion 52. Wear when attaching and detaching is reduced. On the other hand, in the chuck portion 52, a hardened layer 54 is formed in the pin insertion hole 52 e that contacts the pin member 53, the engaging portion 52 a that contacts the deposition substrate 14, and the lower surface. Further, the mechanical strength of the contact surface of the chuck portion 52 is increased by the hardened layer 54, so that wear when the pin member 53 is attached and detached and when the deposition substrate 14 is gripped is reduced.
[0046]
In addition, as a formation method of the hardened layer 54, the hardening process which coats a SiC film with surface treatment methods, such as plasma CVD and ion plating, can be mentioned. In addition, the hardened layer 54 may be formed on the entire surface of the substrate gripping mechanism 51. In this case, the overall mechanical strength of the substrate gripping mechanism 51 can be increased. Can be difficult to be damaged even if an impact is applied during transportation. Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the case where it sets so that the precipitation board | substrate 14 may be reciprocated on the molten metal 15 so that the conveyance path | route of the illustration dashed-dotted line and illustration dashed-two dotted line may not cross | intersect is demonstrated. However, the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 6, the conveyance path may be set to intersect on the molten metal 15, or as shown in FIG. 7, the conveyance path is intersected on the molten metal 15 and the conveyance path The transport directions may be set in opposite directions.
[0047]
The operation of the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 in the above configuration will be described.
[0048]
(Preparation and maintenance process)
The preparation / maintenance step is performed when the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is in a state suitable for production before and after the production of the deposition plate 2 is started. That is, as shown in FIG. 2, the crucible device 75 is inspected, the crucible 76 is replaced, and the mechanisms in the vacuum vessel 4 are inspected. Further, during the inspection of the crucible device 75, the remaining amount of the object to be melted 101 stored in the storage box 72 of the supply mechanism 71 is confirmed and replenished so as to be an appropriate amount. When the inspection or replacement of each device is completed, the vacuum vessel 4 is sealed. Then, after an evacuation apparatus (not shown) is operated and air is exhausted, an inert gas such as Ar gas is supplied, so that a processing environment different from the external environment is formed in the processing chamber 3.
[0049]
Thereafter, high frequency AC power is supplied to the induction heating coil 77, and a high frequency magnetic field is generated around the crucible 76. As a result, when a strong magnetic field is applied to the surface side of the side wall of the crucible 76, the surface side of the side wall is mainly heated by induction heating, and the amount of heat on the surface side is conducted inward. It will be. Then, a large amount of heat is transmitted from the two directions of the side surface and the bottom surface of the crucible 76, and as a result, the object to be melted 101 is evenly heated by this amount of heat. Further, after the molten metal 15 is reached, the side surface and the lower surface of the molten metal 15 are continuously heated with a large amount of heat, so that the entire molten metal 15 is maintained at a uniform temperature.
[0050]
Further, when the molten metal 15 is formed, the storage chambers 6 and 7 in the vacuum vessel 4 become high temperature, and high-temperature radiant heat is released from the molten metal 15. At this time, part of the radiant heat travels toward the deposition mechanism 10, but the radiant heat that travels to the turning drive unit 39 of the deposition mechanism 10 exhibits the function of the connection support 38 as a heat shielding plate. Thus, the turning drive unit 39 is not directly irradiated. Further, the radiant heat that travels to the driving force transmission mechanism such as the first chain 43a of the deposition mechanism 10 does not directly shine on the driving force transmission mechanism because the first support member 45 functions as a heat shielding plate. Furthermore, the radiant heat that travels to the rotary encoder 46 of the deposition mechanism 10 does not directly shine on the rotary encoder 46 because the cover member 47 functions as a heat shielding plate. Thereby, the internal apparatus of the precipitation mechanism 10 is prevented from thermal degradation due to direct radiation heat.
[0051]
Further, the vertical drive unit 31 and the swivel drive unit 39 accommodate the vertical drive device 35 and the swivel drive device 40 in the storage containers 25 and 25 of the cooling devices 36 and 41, so that the processing chamber 3 can be used in a high temperature environment. Driving is avoided. Therefore, the drive units 31 and 39 are sufficiently prevented from being damaged due to heat. The cooling devices 36 and 41 maintain the storage environment in the storage container 25 at a predetermined temperature or less by exchanging heat with a cooling medium such as cooling water flowing through the cooling pipe. Therefore, when the object to be melted is heated and melted, even if the cooling gas leaks due to damage to the storage container 25 or the like, the cooling water does not come into contact with the molten metal 15 to cause a serious failure.
[0052]
(Substrate transport process)
When the preparation of production is completed by forming the molten metal 15 under the desired processing environment as described above, the substrate carry-in / out mechanism arranged vertically symmetrically about the crucible device 75 as shown in FIG. In 60 and 60, the transfer operation of the deposition substrate 14 is performed. In the following description, for the convenience of description, the transport operation in one substrate carry-in / out mechanism 60 will be described.
[0053]
Specifically, first, a plurality of deposition substrates 14 such as six are set in series with the substrate surface 14a facing upward at a substrate setting position (not shown) arranged on the upstream side of the substrate carry-in / out mechanism 60. . Thereafter, the exhaust operation of the pressure adjusting chamber 61a is stopped by closing the electromagnetic valve 65, and one end of the pressure adjusting chamber 61a is opened by raising the first shielding plate 63. Then, the deposition substrate 14 is carried into the pressure adjusting chamber 61a in a serial state by a conveyance device such as a conveyance roller (not shown).
[0054]
At the time of setting or carrying in the deposition substrate 14, an impact may be applied to each deposition substrate 14 by the contact or collision of the adjacent deposition substrates 14, 14. At this time, since the pair of protrusions 14c and 14c are formed on the front and rear side surfaces in the transport direction of the deposition substrate 14, contact and collision during setting and transport are caused by the protrusions 14c14c of the deposition substrates 14 and 14. It will happen between each other. As a result, it is possible to prevent damage such as chipping of the corner portion due to impact applied to the corner portion of the deposition substrate 14. As a result, since the substrate surface 14a of the deposition substrate 14 maintains its original shape, a deposition plate having a predetermined shape can be obtained with certainty.
[0055]
When all the deposition substrates 14 are loaded into the pressure regulation chamber 61a, the first shielding plate 63 is lowered, and both ends of the pressure regulation chamber 61a are closed. Thereafter, the electromagnetic valve 65 is opened, and the pressure adjusting chamber 61a is evacuated by the exhaust system 66. And the pressure adjustment chamber 61a and the preheating chamber 61b are connected by the other end of the pressure adjustment chamber 61a being opened by the rising of the second shielding plate 64.
[0056]
Thereafter, when the deposition substrate 14 in the pressure adjusting chamber 61a is transferred to the pressure adjusting chamber 61a and all the substrates are transferred into the pressure adjusting chamber 61a, the pressure adjusting chamber 61a, the preheating chamber 61b, Is isolated. In the pressure regulation chamber 61a, the deposition substrate 14 is carried in from the substrate setting position described above.
[0057]
In the preheating chamber 61b, the deposition substrate 14 positioned at the head (uppermost stream side) in the transport direction is opposed to the first preheating heater 82. As a result, when preheating power is supplied to the preheating heater 82, the leading deposition substrate 14 is heated to a predetermined preheating temperature from the preheating heater 82. In addition, when the deposition substrate 14 is heated, dust or the like may be scattered from the deposition substrate 14, but the scattered dust or the like is sucked into the exhaust system 66 and discharged to the outside of the apparatus. The atmosphere of 3 does not deteriorate.
[0058]
Thereafter, the substrate feeding mechanism 70 is operated, and the preheated leading deposition substrate 14 is held between the claw members 71 and 71 while being transported by a distance corresponding to the length of the deposition substrate 14. It is carried into the chamber 61c. The deposition substrate 14 carried into the standby chamber 61c is further preheated by the second preheating heater 83 and adjusted to a desired preheating temperature. Thereafter, the transfer operation by the substrate feed mechanism 70 is repeatedly performed, so that the deposition substrate 14 in the standby chamber 61c is sequentially transported in the direction of the attachment / detachment position A, and the leading deposition substrate 14 in the preheating chamber 61b is sequentially moved. It is conveyed to the waiting room 61c.
[0059]
While the deposition substrate 14 is being transported by the substrate feed mechanism 70 as described above, at the attachment / detachment position A, as shown in FIG. 3, the substrate gripping mechanism 51 has the engaging portions 52a and 52a positioned on the upper side. Waiting in posture. Therefore, when the deposition substrate 14 is transported to the attachment / detachment position A, the gripping portion 14b of the deposition substrate 14 is inserted between the engagement portions 52a and 52a of the substrate gripping mechanism 51 from the side as shown in FIG. The holding state is engaged in the vertical direction.
[0060]
As shown in FIG. 2, when the previous deposition substrate 14 is held by the substrate gripping mechanism 51 during transport to the attachment / detachment position A, the previous deposition substrate 14 is used by the current deposition substrate 14. Is pushed out from the substrate gripping mechanism 51 in the transport direction. Then, the previous deposition substrate 14 pushed out is carried out to the outside of the vacuum vessel 4 via the second transfer table 85, and the deposition plate 2 is separated from the deposition substrate 14 by a peeling mechanism (not shown). As a result, at the attachment / detachment position A, it is possible to simultaneously attach the deposition substrate 14 before deposition to the substrate gripping mechanism 51 and remove the deposition substrate 14 after deposition from the substrate gripping mechanism 51 at the same time. It has become.
[0061]
(Precipitation process)
When the attachment of the deposition substrate 14 to the substrate gripping mechanism 51 is completed in both the substrate carry-in / out mechanisms 60 and 60 as described above, as shown in FIG. The substrate holding mechanism 51 is moved in a direction orthogonal to the transport direction in a state where the direction is constant, and the deposition substrate 14 held by the substrate holding mechanism 51 is immersed in the molten metal 15.
[0062]
Specifically, the substrate gripping mechanism 51 is raised by the vertical movement mechanism 11 while being horizontally moved toward the deposition position B by the horizontal movement mechanism 13. Then, when the substrate gripping mechanism 51 is positioned above the molten metal 15, the turning mechanism 12 is operated, so that the substrate gripping mechanism 51 and the deposition substrate 14 are moved along the immersion locus with the turning center of the turning member 50 as the radius. It is turned. The immersion trajectory can draw an arbitrary curve by a combination of the operations of the mechanisms 11, 12, and 13.
[0063]
At the time of turning, the substrate gripping mechanism 51 turns in a state where the direction of the engaging portions 52a and 52a is made coincident with the transport direction. Accordingly, the projection 14 c of the deposition substrate 14 does not move in the transport direction within the engaging portions 52 a and 52 a, so that the deposition substrate 14 does not fall off the substrate gripping mechanism 51. Then, the deposition substrate 14 thus held by the substrate gripping mechanism 51 is immersed in the molten metal 15 at the deposition position B while being positioned below the substrate gripping mechanism 51 as shown by a two-dot chain line in the figure. The melting object 101 of the molten metal 15 is deposited on the substrate surface 14 a of the working substrate 14. Then, after a predetermined time has elapsed, the deposition substrate 14 is pulled up from the molten metal 15, whereby the deposition plate 2 having a predetermined thickness is formed on the substrate surface 14 a of the deposition substrate 14.
[0064]
The turning operation of the turning member 50 is continued until the substrate gripping mechanism 51 returns to the position before the turning. At this time, since the turning angle is detected by the rotary encoder 46 in the figure, the substrate gripping mechanism 51 is positioned with high accuracy. Thereafter, the turning mechanism 12 is stopped and the vertical movement mechanism 11 and the horizontal movement mechanism 13 are operated, whereby the substrate gripping mechanism 51 is returned to the attachment / detachment position A. Thereafter, when the next deposition substrate 14 is transported to the attachment / detachment position A by the substrate feeding mechanism 70 in the above-described substrate transporting process, the current deposition substrate 14 is fed out by the next deposition substrate 14.
[0065]
In addition, the deposition operation in one substrate carry-in / out mechanism 60 is completed until the deposition operation is completed in one substrate carry-in / out mechanism 60 as described above and the next deposition substrate 14 is mounted on the substrate gripping mechanism 51. Is similarly implemented. As a result, the deposition plates 2 are sequentially manufactured by one crucible device 75 while the deposition substrates 14 transported by both the substrate loading / unloading mechanisms 60 and 60 are alternately used.
[0066]
As described above, as shown in FIG. 1, the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is in communication with the crucible device 75 (melting furnace) that melts and accommodates the molten metal 15 of the object to be melted 101, and the outside of the device. A substrate loading / unloading mechanism 60/60 in which the deposition substrate 14 immersed in the molten metal 15 is carried into and out of the attachment / detachment position A, and two units are arranged in parallel with the melting furnace interposed therebetween in the direction intersecting the loading / unloading direction, A substrate holding mechanism 51 that can attach and detach the deposition substrate 14 (substrate) by moving the substrate 14 in the transfer direction (carrying in / out direction), and the substrate holding mechanism 51 from the attachment / detachment position A to the crucible device 75; The deposition mechanism 10 is configured to immerse the deposition substrate 14 mounted on the substrate gripping mechanism 51 in the molten metal 15 by being lowered.
[0067]
In the present embodiment, the case where the two substrate carry-in / out mechanisms 60 and 60 are provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and three or more substrate carry-in / out mechanisms 60 are arranged in parallel. It may be. In the present embodiment, the deposition mechanism 10 moves the substrate gripping mechanism 51 in the direction orthogonal to the transport direction, thereby immersing the deposition substrate 14 in the molten metal 15. It is not limited, and it may be moved in a direction intersecting the transport direction.
[0068]
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the case where it sets so that the precipitation board | substrate 14 may be reciprocated on the molten metal 15 so that the conveyance path | route of the illustration dashed-dotted line and illustration dashed-two dotted line may not cross | intersect is demonstrated. However, the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 6, the conveyance path may be set to intersect on the molten metal 15, or as shown in FIG. 7, the conveyance path is intersected on the molten metal 15 and the conveyance path The transport directions may be set in opposite directions.
[0069]
According to the above configuration, since the crucible device 75 containing the molten metal 15 can be shared by the plurality of substrate carry-in / out mechanisms 60, for example, the deposition substrate 14 is transferred from the substrate carry-in / out mechanism 60 to the deposition mechanism 10. The operation of immersing in the molten metal 15 and the operation of lifting the deposition substrate 14 from the molten metal 15 and delivering it to the substrate carry-in / out mechanism 60 can be continuously performed at short time intervals. As a result, high productivity can be obtained by shortening the cycle time for immersing the deposition substrate 14 in the molten metal 15.
[0070]
Further, if the substrate carry-in / out mechanism 60 is kept at the attachment / detachment position A, the deposition substrate 14 from the outside of the apparatus is carried into the attachment / detachment position A and the attachment of the deposition substrate 14 by the substrate gripping mechanism 51 is completed. . When the deposition substrate 14 is immersed in the molten metal 15, the deposition substrate 14 is moved in a direction intersecting the transport direction of the deposition substrate 14, so that the deposition substrate 14 is moved from the attachment / detachment position A to the molten metal 15 and to the molten metal 15. The deposition substrate 14 does not fall off the substrate gripping mechanism 51 during the immersion. Further, even when moving from the molten metal 15 to the attachment / detachment position A, since the substrate gripping mechanism 51 is moved in a direction intersecting the carry-in / out direction, the deposition substrate 14 does not fall off the substrate gripping mechanism 51. . Thereafter, the substrate gripping mechanism 51 is moved to the attachment / detachment position A and moved in the transport direction (unloading direction). At the same time, the deposition substrate 14 can be removed from the substrate gripping mechanism 51 and carried out of the apparatus. Become. Thereby, since a waiting time does not occur between the carry-in / out operation of the deposition substrate 14 and the dipping operation, high productivity can be realized.
[0071]
Further, the substrate carry-in / out mechanism 60 of the present embodiment is arranged in parallel symmetrically about the crucible device 75. The substrate carry-in / out mechanism 60 may be arranged in parallel in a pair of left and right with the crucible device 75 as the center. Thereby, since the crucible device 75 can be shared by the two substrate carry-in / out mechanisms 60, the cycle time for immersing the deposition substrate 14 in the molten metal 15 can be shortened, and the productivity can be further increased. Furthermore, since the same deposition mechanism 10 can be used for each substrate carry-in / out mechanism 60, the apparatus cost can be reduced.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a melting furnace containing molten metal can be shared by a plurality of substrate carry-in / out mechanisms, for example, a deposition substrate is transferred from the substrate carry-in / out mechanism to the deposition mechanism. The operation of immersing in the molten metal and the operation of pulling up the deposition substrate from the molten metal in the melting furnace and delivering it to the substrate carry-in / out mechanism can be carried out continuously at short time intervals. As a result, the cycle time for immersing the deposition substrate in the molten metal is shortened, thereby producing an effect that high productivity can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor substrate manufacturing apparatus in a plan view.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram when the semiconductor substrate manufacturing apparatus is viewed from the front;
FIG. 3 is a schematic configuration diagram when the semiconductor substrate manufacturing apparatus is viewed from the side.
FIG. 4 is a perspective view of a substrate gripping mechanism holding a deposition substrate.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conveyance path.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conveyance path.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conveyance path.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate manufacturing apparatus 2 Deposition plate 3 Processing chamber 3a Deposition mechanism accommodation space 3b Substrate movement space 3c Molten metal accommodation space 4 Vacuum vessel 10 Deposition mechanism 11 Vertical movement mechanism 12 Swing mechanism 13 Horizontal movement mechanism 14 Deposition substrate 14a Substrate surface 14b Grasping Part 14c Projection part 15 Molten metal 16 Horizontal transport part 17 Horizontal drive part 23 Horizontal drive unit 24 Connection shaft member 25 Storage container 30 Vertical transport part 31 Vertical drive part 33 Block member 35 Vertical drive unit 36 Cooling device 37 Immersion mechanism part 38 Connection support Body 39 Rotating drive unit 40 Rotating drive unit 41 Cooling device 46 Rotary encoder 47 Cover member 49 Rotating shaft 50 Rotating member 51 Substrate gripping mechanism 52 Chuck unit 52a Engaging unit 60 Substrate loading / unloading mechanism 60a Loading mechanism unit 60b Intermediate mechanism unit 60c Unloading Mechanism 61a Pressure adjustment chamber 61b Preheating chamber 61c Standby chamber 63 First shielding plate 64 Second shielding plate 65 Electromagnetic valve 66 Exhaust system 67 Viewing window 68 First partition member 69 Second partition member 75 Crucible device 76 Crucible 82 First preheating heater 83 Second preheating heater 84 First transport table 85 First 2 transport table 90 supply mechanism 96 raw material transport mechanism 101 object to be dissolved

Claims (2)

溶解対象物を溶解し、該溶解対象物が溶解した溶湯を収容する溶解炉と、
それぞれが装置外部に連結され、前記溶湯に浸漬される析出板用基板を着脱位置に搬出入しており前記析出板用基板の搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで配置された複数台の基板搬出入機構と、
各基板搬出入機構により搬出入される前記析出用基板を前記着脱位置で着脱可能な基板把持機構と、
前記基板把持機構を、前記着脱位置から前記溶解炉まで移動させた後、下降させることによって、該基板把持機構に装着された前記析出用基板を前記溶湯に浸漬させる析出機構とを有することを特徴とする析出基板製造装置。
A melting furnace that melts the object to be melted and accommodates the molten metal in which the object to be melted is melted ;
Each is connected to the outside of the apparatus, said has loading and unloading the deposition plate substrate which is immersed in the detachable position in the molten metal, across the melting furnace in a direction crossing the loading and unloading direction of the substrate for the deposition plate distribution A plurality of placed substrate loading / unloading mechanisms;
Wearing a detachable substrate gripping mechanism the detachable positioning the deposition substrate which is loading and unloading by the substrate loading and unloading mechanism,
After the substrate gripping mechanism is moved from the detachable position to the melting furnace, by lowering, characterized in that it has a said precipitating substrate mounted on the substrate holding mechanism precipitation mechanism which is immersed in the melt A deposition substrate manufacturing apparatus.
前記基板搬出入機構は、前記溶解炉を中心にして前記搬出入方向に左右対または左右一対に並列配置されていることを特徴とする請求項1に記載の析出板製造装置。The substrate loading and unloading mechanism, deposition plate manufacturing apparatus according to claim 1, characterized in that around the said melting furnace are arranged in parallel in the left-right symmetric or pair in the loading and unloading direction.
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